汞是有毒的重金属元素之一,具有高挥发性,燃烧过程中煤中的汞几乎全部释放出来。吸附剂喷射技术被认为是脱除烟气中汞的有效手段。优良的吸附剂应具有高脱汞效率、高活性物质利用率及高产物稳定性等特点。基于此提出利用低温等离子体诱导H2S分解反应,在气相中生成脱汞活性物质纳米硫颗粒,本论文研究为高纯度纳米硫制备及燃煤烟气脱汞领域新技术的开发奠定理论基础。首先,探究不同实验参数对纳米硫颗粒生成的影响及内在机制。初始H2S浓度和气体停留时间是影响纳米硫颗粒尺寸和颗粒数浓度的关键参数,放电电压对颗粒尺寸影响不大,仅对数浓度产生影响。浓度升高（2.5%至20%）将导致纳米硫颗粒平均尺寸增大（5.12 nm至91.90 nm）且颗粒数浓度增加。停留时间增加（3.6 s至18.5 s）将导致纳米硫颗粒尺寸增大（3.70 nm至20.62 nm）且颗粒数浓度增加。折合电场强度升高将促进Ar分子的电离和H2S的激发、解离和电离反应进而促进分解反应的进行。H2S浓度升高则会通过抑制H2S的分解和电离反应,进而降低转化率。其次,探究纳米硫颗粒脱汞性能以及反应机理。利用高效液相色谱-质谱分析固体单质硫样品,发现其主要成分为S8（＞95%）并包含少量S6和S7。相较于微米尺寸单质硫（脱汞效率＜10%）,低温等离子体制备的纳米硫颗粒脱汞性能优异（初始脱汞效率为88.2%）,这是由于纳米硫颗粒中S6（1.53%）和S7（1.29%）的含量更高。量子化学计算结果表明S6和S7相较于S8与汞反应热力学驱动力更大且化学反应速率更快。此外,吸附实验发现纳米硫最佳吸附温度为110 ℃,适合装备有低低温除尘系统的燃煤电厂。然后,为拓宽纳米硫基吸附剂的脱汞温度窗口,开发纳米硫改性活性炭吸附剂。活性炭载体表面不仅沉积有固态纳米硫颗粒,而且在等离子体改性过程中,放电区域内存在气态Sn（n=2～8）分子,量子化学计算表明所有Sn分子均会在活性炭表面发生解离吸附（吸附能为-440～-800 k J/mol）,其中气态S4和S5分子在活性炭表面吸附后会形成新的脱汞活性位点,Hg~0在S4+AC和S5+AC表面氧化过程为化学吸附（吸附能分别为-100.3 k J/mol和-300.5 k J/mol）。纳米硫改性活性炭最佳反应温度为140 ℃,适合未装备低低温除尘系统的燃煤电厂。最后,从实际应用出发探究纳米硫吸附剂产物中污染元素在环境中的稳定性,并与商业应用广泛的卤素（X=Cl,Br,I）改性吸附剂产物对比。淋滤实验表明,纳米硫吸附剂脱汞产物形成的Hg S稳定,淋滤液中的汞浓度均低于仪器检出限。采用量子化学计算揭示污染元素稳定性的微观本质,发现汞的淋滤特性与汞在吸附剂表面形成化学键的离子性百分比存在相关性。